Оглавление:
Три рабочих состояния транзисторов
Что такое транзистор?
Транзистор — это полупроводниковое устройство, обычно используемое в электронных схемах для таких функций, как усиление, переключение и формирование сигнала. Он лежит в основе современных электронных устройств, таких как компьютеры, мобильные телефоны, телевизоры и т. д.
Транзисторы обладают преимуществами небольшого размера, легкого веса, низкого энергопотребления и высокой надежности.Они широко используются в усилителях, переключателях, генераторах и других схемах электронных схем. Транзисторы — это не только твердотельные полупроводниковые устройства (включая диоды, триоды, полевые транзисторы, тиристоры и т. д., иногда называемые биполярными устройствами), но также выполняющие множество функций, таких как обнаружение, выпрямление, усиление, переключение, стабилизация напряжения и т. д. модуляция сигнала.
функция транзистора
Транзисторы выполняют функцию усиления и переключения электрических сигналов.
Например, в радиоприемнике очень слабый сигнал, передаваемый по эфиру, усиливается (усиливается) и воспроизводится через динамик. Это эффект усиления транзисторов.
Кроме того, транзистор может работать только при поступлении заданного сигнала, и в этом случае он действует как переключатель.
«IC» или «LSI», которые мы часто слышим, представляют собой набор транзисторов, и транзисторы составляют основу их функций.
Классификация транзисторов
А: Классификация по структуре
По различным классификациям принципов работы их делят на биполярные транзисторы и униполярные транзисторы.
биполярный транзистор
Би означает Би (2 штуки), а Джи означает Полярный. В биполярном транзисторе ток, текущий через полупроводники, из которых состоит транзистор, создается дырками (положительная полярность) и электронами (отрицательная полярность). Вообще говоря, транзистор относится к транзистору, изготовленному из кремния.
полевой транзистор
Аббревиатура полевого транзистора относится к полевому транзистору. Существуют полевые транзисторы типа перехода, полевые транзисторы типа МОП и типа GaAs.
Полевые транзисторы соединительного типа в основном используются в аналоговых схемах, таких как аудиооборудование, тогда как полевые транзисторы МОП-типа в основном используются в цифровых ИС, таких как микроконтроллеры.
Тип GaAs используется для усиления микроволнового излучения при приеме сигнала спутникового вещания и т. д.
МОС
Аббревиатура Metal Oxide Semiconductor называется MOS, потому что его структура состоит из металла, силикатной пленки (оксида) и полупроводника (SemicONductor). МОП также подразделяется на тип P, тип N и тип C. Поскольку он потребляет небольшой ток, он используется в высокоинтегрированных ИС, таких как микроконтроллеры.
B: Классификация по мощности
Метод дифференциации основан главным образом на максимальной номинальной коллекторной мощности ПК. Их условно делят на транзисторы малого сигнала и силовые транзисторы.Как правило, мощность силовых транзисторов превышает 1 Вт.
малый сигнальный транзистор
Транзистор с максимальным током коллектора (IC(max)) ниже 500 мА и максимальной мощностью коллектора (PC(max)) не более 1 Вт. Названные в честь мощных транзисторов, они обычно заключены в смолу, что является одной из ее характеристик.
силовой транзистор
Как правило, мощность силовых транзисторов превышает 1 Вт. По сравнению с малосигнальными транзисторами они имеют больший максимальный ток коллектора и максимальную мощность коллектора.Для отвода тепла их форма очень большая.Некоторые силовые транзисторы также покрыты металлическими радиаторами.
Состав транзистора
Транзисторы состоят из трех слоев полупроводников, способных удерживать электрический ток. Проводящие материалы, такие как кремний и германий, обладают способностью проводить электрический ток между проводником и изолятором, окруженным пластиковыми проводами. Полупроводниковые материалы обрабатываются с помощью определенной химической процедуры, называемой легированием полупроводников. Если кремний легирован мышьяком, фосфором и сурьмой, он получит некоторые дополнительные носители заряда, то есть электроны, и называется полупроводником N-типа или отрицательным полупроводником; а если кремний легирован другими примесями, такими как бор, галлий, алюминий, он будет иметь меньше носителей заряда, то есть дырок, и называется P-типом или положительным полупроводником.
Как работают транзисторы?
У транзистора три вывода
База: обеспечивает базу для электрода транзистора.
Эмиттер: Получающиеся носители заряда.
Коллектор: Получающиеся носители заряда.
Если транзистор типа NPN, нам нужно подать напряжение 0,7 В для его срабатывания и, подав это напряжение на базовый транзистор, включается состояние прямого смещения транзистора и ток начинает течь через коллектор к эмиттеру (также известный как как насыщенная область). Когда транзистор находится в состоянии обратного смещения или вывод базы заземлен или на нем нет напряжения, транзистор остается выключенным и не позволяет току течь от коллектора к эмиттеру (также известному как область отсечки).
Если транзистор относится к типу PNP, он обычно находится во включенном состоянии, но не в идеальном состоянии, пока вывод базы не будет полностью подключен к земле. При подключении вывода базы к земле транзистор будет находиться в состоянии обратного смещения, известном как проводящее состояние. Когда питание подается на базовый вывод, оно прекращает проводимость тока от коллектора к эмиттеру, и транзистор находится в состоянии отсечки или прямого смещения.
Роль транзисторов
Функция транзистора Транзистор — это полупроводниковое устройство, которое можно использовать для усиления и переключения электрических сигналов. Функции транзисторов в основном включают в себя следующие аспекты:
Усиление: Транзисторы могут усиливать входной сигнал на выходной терминал для достижения усиления сигнала. Эффект усиления транзисторов можно использовать в усилителях, генераторах, модуляторах и других схемах.
Функция переключения: Транзисторы можно использовать для управления переключением цепей и реализации функции переключения цепей. Функция переключения транзисторов может использоваться в электронном оборудовании, таком как компьютеры, телевизоры и аудиоаппаратура.
Функция обнаружения: Транзисторы могут использоваться для обнаружения наличия и размера электрических сигналов для достижения функции обнаружения электрических сигналов. Функция обнаружения транзисторов может использоваться в электронном оборудовании, таком как радиоприемники, телевизоры и радиоприемники.
Функция обнаружения: Транзисторы могут использоваться для обнаружения наличия и размера электрических сигналов для достижения функции обнаружения электрических сигналов. Функция обнаружения транзисторов может использоваться в электронном оборудовании, таком как радиоприемники, телевизоры и радиоприемники.
Модуляция. Транзисторы можно использовать для модуляции частотной амплитуды и фазы электрических сигналов для достижения модуляции электрических сигналов. Функция модуляции транзисторов может использоваться в таких схемах, как модуляторы, демодуляторы и FM-вещания.
Регулирование источника питания. В цепях питания транзисторы можно использовать для стабилизации и регулирования напряжения питания, чтобы обеспечить стабильное питание электронных устройств.
Амплитудная модуляция (АМ). Транзисторы можно использовать для модуляции и демодуляции модулированных сигналов AM для передачи звука и голоса в системах радиовещания и связи.
Модуляторы и демодуляторы. В системах связи транзисторы могут использоваться для модуляции (встраивания информации в несущую волну) и демодуляции (извлечения информации из несущей волны) сигналов. Это обычное применение в радио, телевидении и беспроводной связи.
Три рабочих состояния транзисторов
Отключение: в этом состоянии входное напряжение транзистора низкое и он не может передавать ток на выход. В этом состоянии реализуется переключающая функция транзистора.Управляя входным напряжением, транзистор можно переключать из состояния отсечки в другие рабочие состояния.
Состояние усиления (активное): в этом состоянии транзистор может усиливать небольшие сигналы в более крупные выходные сигналы. Когда входное напряжение соответствующим образом увеличивается, коэффициент усиления транзистора также соответственно увеличивается. Состояние усиления — это ключевое рабочее состояние транзистора в схеме усиления, а его стабильность и надежность имеют решающее значение для нормальной работы электронного оборудования.
Насыщение: в этом состоянии, после того как входное напряжение транзистора достигнет определенного порога, произойдет насыщение. В это время выходной ток транзистора достигнет своего максимального значения и не сможет продолжать увеличиваться по мере увеличения входного напряжения. Состояние насыщения часто используется в цифровых схемах для реализации функций схем логических элементов.
Характеристики транзистора
Возможность усиления: Транзисторы могут усиливать слабые входные сигналы до более крупных выходных сигналов, тем самым обеспечивая функцию усиления сигнала.
Коммутационная способность: транзисторы можно включать и выключать, а также управлять включением и выключением схемы, тем самым реализуя функции различных логических схем.
Высокий входной импеданс: входной импеданс транзистора очень высок, что может уменьшить эффект нагрузки схемы и влияние источника входного сигнала.
Малый размер: размер транзистора очень мал и может быть интегрирован в чип, что значительно уменьшает размер и вес схемы.
Высокая надежность: транзистор имеет длительный срок службы, высокую надежность и может нормально работать в широком диапазоне температур.
Высокая скорость работы: скорость переключения транзисторов очень высокая, что позволяет реализовать высокочастотные схемы и высокоскоростные цифровые схемы.
Низкое энергопотребление: транзисторы потребляют очень мало энергии и могут работать в течение длительного времени в устройствах с батарейным питанием.
Простота управления: рабочее состояние транзистора можно реализовать путем контроля напряжения или тока.Схема управления проста и легко реализует автоматическое управление.
Хорошая температурная стабильность: на работу транзистора меньше влияют изменения температуры, и он имеет хорошую температурную стабильность.
Низкое рабочее напряжение: Рабочее напряжение транзисторов очень низкое и может использоваться в низковольтных устройствах.
Высокая интеграция чипов. Транзисторы могут быть высокоинтегрированы с помощью технологии интегральных схем, а несколько транзисторов и других электронных устройств могут быть реализованы на крошечных чипах.
Низкая стоимость: Транзисторы дешевы в производстве, их легко производить и применять массово.
Высокая управляемость: транзисторы могут регулировать и контролировать производительность схемы, изменяя размер и форму управляющих сигналов.
Сильная защита от помех: на работу транзистора не влияют внешние шумы и помехи, он обладает сильной защитой от помех.Высокая надежность: процесс производства и технология тестирования транзистора постоянно совершенствуются, а надежность и стабильность постоянно совершенствуются.
В общем, транзисторы являются одним из основных компонентов современной электронной техники и имеют решающее значение для управления схемами и обработки сигналов.